Kalorična vrijednost benzina. Kalorijska vrijednost goriva

Kao što je već navedeno, zapaljivi elementi u gorivu su ugljik C, vodik H i hlapljivi zapaljivi sumpor S. Elementarno, njihovo izgaranje može se prikazati sljedećim jednadžbama:

C+02 = C02; 2N2+02=2N20; S+0 2 =S0 2 . (6)

Pri izgaranju zapaljivih gorivih elemenata izgaranjem 1 kg oslobađa se:

ugljik - 7854 kcal / kg

vodik - 34180 (podložan stvaranju vode, a ne vodene pare, inače - 28905 kcal/kg)

Ako pretpostavimo da se elementi koji čine gorivo nalaze u njemu u obliku mehaničke smjese, tada se ogrjevna vrijednost goriva može izračunati kao zbroj na temelju podataka o izgaranju gorivih elemenata.

Međutim, određivanje kalorijske vrijednosti takvim metodama daje značajno odstupanje od stvarne kalorijske vrijednosti utvrđene kalorimetrijskom metodom. To se događa zbog činjenice da se gorivo ne može smatrati mehaničkom mješavinom pojedinačnih elemenata. Molekule goriva imaju vrlo složenu strukturu, a tijekom procesa izgaranja dolazi do kemijske razgradnje molekula uz utrošak topline za te procese.

Dakle, poznavajući elementarni sastav goriva, njegova ogrjevna vrijednost može se samo približno odrediti pomoću empirijskih formula; od njih najtočniji pripada D.I. Mendeljejevu i izražava se na sljedeći način:

Q r v = 81S R +300N R - 26 (O r - S r l) kcal/kg. (7)

Izravno određivanje kalorične vrijednosti provodi se spaljivanjem uzorka goriva u atmosferi kisika. U te svrhe koristi se tzv. kalorimetrijska bomba, koja je posuda debelih stijenki u koju se stavlja gorivo i pumpa kisik do tlaka od 25-30 ati.

Bomba (slika b) ima kapacitet od oko 300 cmg i izrađena je od čelika otpornog na kiseline. Poklopac bombe sadrži slavine za dovod kisika i ispuštanje izgorjelih plinova. Kisik se kroz cijev dovodi u donji dio bombe; plinovi se uklanjaju odozgo. Na poklopac bombe spojena je šipka na koju je pričvršćena platinasta ili kvarcna čašica u koju se stavlja uzorak kruto gorivo ili sipati tekućinu. Šipka i cijev za dovod kisika čine električni krug s gorivom, a šipka je električno izolirana od tijela bombe. Kroz strujni krug prolazi električna struja. Strujni krug je zatvoren pomoću tanke čelične žice.

Uzorak krutog goriva uzima se jednak 0,8-1,5 g, tekućine - 0,6-0,8 g Briket se često formira od uzorka krutog goriva, u koji se utisne žica za paljenje koja zatvara mrežu, gori kada električna struja od. napon prolazi kroz njega 12-15 stoljeća Kad žica gori, zapali i gorivo. Gorivo koje se ne briketira (antracit, mršavi ugljen, škriljevac, fokalni ostaci) spaljuje se u obliku praha. Žica za paljenje je savijena tako da dolazi u kontakt s gorivom (kruto gorivo u prahu ili tekuće gorivo).

Bomba je uronjena u posudu napunjenu vodom kapaciteta 2000-2500 cm3. Ovaj kalorimetar je pak smješten u metalno kućište s dvostrukim stijenkama, među kojima je prostor ispunjen vodom. Ovo kućište u velikoj mjeri štiti kalorimetar od izmjene topline s okolinom.

Kalorimetar je opremljen posebnim mješalicama koje pokreće elektromotor i služe za izjednačavanje temperature vode.

Prostorija za kalorimetriju treba biti odvojena, s prozorima prema sjeveru ako je moguće kako bi se izbjeglo izlaganje sunčevim zrakama.

Nakon stavljanja uzorka goriva u bombu i uvođenja kisika pod tlakom do 25-30 atm, struja prolazi kroz električni krug, žica za paljenje i uzorak izgaraju.

Stvorena toplina zagrijava vodu u kalorimetru; Povećanje temperature vode bilježi se posebnim termometrom s točnošću od 0,001°.

Podjeli termometra se ispituju kroz optičku cijev čvrsto pričvršćenu na tronožac, čime se otklanja mogućnost poznatih pojedinačnih pogrešaka u određivanju visine žive.

U gorivu iu cilindru kisika, odakle potonji ulazi u bombu, postoji određena količina dušika, koji pridonosi stvaranju dušične kiseline u bombi; na isti način, hlapljivi sumpor izgara u prisutnosti vode u sumpornu kiselinu. Stvaranje ovih kiselina prati oslobađanje topline, koja se mora izračunati i oduzeti od dobivene kalorične vrijednosti, budući da se u operativnoj praksi izgaranja goriva takve kiseline ne stvaraju. Voda koja stvara kiselinu nastaje u bombi kondenzacijom vodene pare; Da bi se osiguralo potpuno otapanje kiselina, u bombu se ulije 10 cm 3 destilirane vode.

Kada uzorak goriva sagorijeva, toplinu ne prima samo voda u kalorimetru, već i cijela instalacija koja se sastoji od kalorimetrijske posude u koju je ulivena voda, mješalice, termometra i bombe sa svojim sadržajem. Toplinski kapaciteti pojedinih dijelova su različiti, pa se bomba najprije kalibrira tako da se u njoj spaljuje tvar čija je ogrjevna vrijednost točno poznata i ne mijenja se. U ovom pokusu utvrđuje se vodeni ekvivalent bombe, odnosno toplinska percepcija svih navedenih dijelova instalacije zamjenjuje se toplinskom percepcijom ekvivalentne težine vode. Uzorak benzojeve kiseline obično se koristi kao tvar spaljena tijekom kalibracije.

Kalorimetar će, budući da je u prostoriji, čak i bez izgaranja goriva, ovisno o temperaturnim uvjetima, odavati ili primati toplinu okoliš. Stoga temperaturna razlika pronađena u intervalu od početka izgaranja do kraja porasta temperature vode u kalorimetru još neće karakterizirati ogrjevnu vrijednost goriva. Potrebno je uvesti korekciju za izmjenu topline između uređaja i okoline, budući da bi za to vrijeme on mogao odavati ili primati toplinu. Ova se korekcija može postići sustavnim bilježenjem temperature vode neko vrijeme prije pokusa, tijekom pokusa i nakon njega. Korekcija će se odrediti na temelju utvrđivanja veličine promjene temperature vode u kalorimetru samo zbog izloženosti okolišu. Poznavajući težinu žice za paljenje i njenu kaloričnu vrijednost, moguće je napraviti korekcije za izgaranje žice.

Kao rezultat toga, kalorična vrijednost goriva za bombu određena je sljedećom formulom:

Q b =K[(t n +h)-(t o +h o)+Δt]-∑qv/a (8)

gdje je Q b kalorična vrijednost bombe analitičkog uzorka u cal/g;

a je težina uzorka goriva u g;

K je vodeni ekvivalent kalorimetra u g;

t n - konačna temperatura vode nakon izgaranja uzorka u stupnjevima;

t o - početna temperatura vode prije izgaranja u stupnjevima;

h i h o - korekcije očitanja termometra (prema kalibracijskim grafikonima) u stupnjevima;

b je težina žice za paljenje u g;

q - toplina izgaranja upaljača; prihvaćeno: za čeličnu žicu - 1600 cal / g, za žicu od nikla - 775 cal / g, za konac za šivanje papira - 4000 cal / g;

∑qv - zbroj topline izgaranja fitilja pri korištenju žice i konca u izmetu;

Δt - korekcija za izmjenu topline između uređaja i okoline u stupnjevima.

Dušik ulazi u kalorimetrijsku bombu zajedno s kisikom iz cilindra, kao i iz uzorka goriva. Kao rezultat oksidacije dušika s kisikom u prisutnosti vode nastaje dušična kiselina.

Na temelju rezultata višegodišnjih eksperimenata, A. I. Karelin je predložio sljedeću empirijsku formulu za korekciju za stvaranje dušične kiseline u danim uvjetima:

Q N = 0,0015 Q 6 cal/g. (9)

Izmjenu je odobrio relevantni GOST.

Prilikom izgaranja zapaljivog sumpora sadržanog u gorivu nastaje SO 2, au prisutnosti vode - sumporne kiseline H2S04. Za svaki gram hlapivog sumpora u gorivu oslobađa se 2250 cal pri stvaranju sumporne kiseline, odnosno 1% -22,5 cal. Stoga se korekcija za stvaranje sumporne kiseline može izraziti na sljedeći način:

Qs=22,5S l kal/g (10)

Oduzimanjem utroška topline za stvaranje kiselina od kalorijske vrijednosti dobivene iz bombe, određuje se kalorijska vrijednost goriva prema tzv. višoj granici:

Q c = Q b - 0,0015 Q b - 22,5 Sl cal/g. (jedanaest)

Ako je određena ogrjevna vrijednost radnog goriva, onda možemo napisati

Q p b = Q p b - 0,0015Q p b -22,5S p l kcal/kg. (12)

Prilikom eksperimentalnog određivanja kalorijske vrijednosti goriva kalorimetrijom, vodena para nastala reakcijom izgaranja kondenzira se na relativno hladnim stijenkama bombe, vraćajući latentnu toplinu isparavanja. Stoga će kalorična vrijednost goriva, određena u kalorimetrijskoj bombi, biti veća od količine topline koja se može ostvariti u praktičnim uvjetima izgaranja goriva u ložištima kotlova ili peći.

Odnos između kalorijske vrijednosti na najvišoj i najnižoj granici, uzimajući u obzir gubitak latentne topline isparavanja, može se odrediti na sljedeći način.

Težina vodene pare koja nastaje kao rezultat izgaranja vodika izračunava se množenjem težine vodika sadržanog u 1 kg goriva (H p /100) [vidi. formula (1)], za 9, budući da izgaranjem 1 kg vodika nastaje 9 kg vode. Ovo dodaje težinu vode (W p /100) koja se nalazi u gorivu i isparila je tijekom njegovog izgaranja. Digitalnu vrijednost latentne topline isparavanja treba uzeti uzimajući u obzir parcijalni tlak vodene pare u ispušnim plinovima i uzima se u okruglim brojevima jednakim 600 kcal/kg.

Kalorijska vrijednost radno gorivo određuje se formulom

Q p n = Q p b -600 (9H p +W p /100) = Q p b -6 (9H p +W p) kcal/kg. (13)

Kalorična vrijednost plinovitog goriva može se odrediti i u bombi, no ta je metoda tehnički složena, a za istraživanja često koriste kalorimetre posebno prilagođene za izgaranje plina.

Međusobno preračunavanje kalorične vrijednosti jednog sastava goriva u drugo provodi se slično kao i preračunavanje elementarnog sastava, samo je potrebno uzeti u obzir utrošak topline za isparavanje vode.

bomba kalorimetar. Metode za prikupljanje prosječnog uzorka goriva bit će detaljno razmotrene u § 6. Potrebno je samo primijetiti da je sastav većine goriva vrlo promjenjiv čak i za isto rudarsko mjesto, sloj ugljena, rudnik, močvaru itd., stoga, kako bi se okarakteriziralo talog goriva, potrebno je imati brojne studije prosječnih uzoraka i iz njih prosuditi neke prosječne brojke za sastav goriva, kaloričnu vrijednost njegove zapaljive mase, itd. Laboratoriji za kemijska goriva imaju ovaj materijal, čiju je sistematizaciju do sada provodio samo laboratorij VTI, povremeno objavljujući kvalitativne karakteristike goriva. Na temelju tih podataka izračunata je tablica. 2, koji prikazuje sastav radne mase s tipičnim prosječnim vrijednostima onečišćenja pepelom i vlagom. Za te prosječne uvjete navedena je neto ogrjevna vrijednost.

Ako za date uvjete treba uzeti vanjski balast goriva (pepeo i vlaga) različit od prosjeka, onda nije teško izvršiti preračunavanje prvo na zapaljivu masu, a zatim na nove uvjete.

Prilikom projektiranja možete uzeti sastav i kaloričnu vrijednost prema tablici. 2. Tijekom pokusa uzima se prosječni uzorak koji se ispituje u kemijskom laboratoriju, gdje se utvrđuje elementarni sastav goriva i njegova kalorična vrijednost.

količina topline u kalorijama koju oslobađa 1 kg kruto ili tekuće gorivo ili 1 m3 plin s normalnim izgaranjem. T.s. t. određuje se u posebnim napravama, tzv. kalorimetrijske bombe i kalorimetri. Kada gorivo sagorijeva u ovim uređajima, vodena para nastala izgaranjem dovodi se u tekuće stanje i, kondenzirajući se, potpuno odustaje od svoje topline. U međuvremenu, u toplinskim instalacijama, zbog činjenice da je temperatura ispušnih plinova uvijek viša od temperature kondenzacije, voda koja nastaje izgaranjem ostaje u parnom stanju i stoga toplina isparavanja sadržana u toplini izgaranja ne može koristiti se. Tako. arr., za praktične svrhe, toplina izgaranja je indikativnija bez uzimanja u obzir topline isparavanja ili, točnije, topline kondenzacije vode. Ta se toplina, za razliku od topline izgaranja dobivene u kalorimetrijskoj bombi (višoj kalorimetrijskoj bombi), naziva. niži T. s. T.; jednak je najvišem, minus 600·(9 H+W)/100, gdje I W- postotak vodika i vlage u određenom gorivu. U SAD-u se u sve izračune uvodi najviša tehnička razina. tj. u SSSR-u i zapadnoj Europi - najniži; U posljednje vrijeme, međutim, postoji tendencija prelaska na više tehničke standarde. T.

Tehnički željeznički rječnik. - M.: Izdavačka kuća za državnu željezničku prometnicu. N. N. Vasiliev, O. N. Isaakyan, N. O. Roginski, Ya B. Smolyansky, V. A. Sokovich, T. S. Khachaturov. 1941 .

Pogledajte što je "KALERTIČKA VRIJEDNOST GORIVA" u drugim rječnicima:

Količina topline koja se oslobađa pri izgaranju 1 kg. čvrsto ili 1 kubni metar plinovito gorivo. Kalorijska vrijednost svake vrste goriva ovisi o: njegovim gorivim sastojcima: ugljik, vodik, hlapivi zapaljivi sumpor itd.; kao i od sadržaja pepela i... ... Financijski rječnik

kalorična vrijednost goriva- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Englesko-ruski rječnik elektrotehnike i elektroenergetike, Moskva, 1999] Teme elektrotehnike, osnovni pojmovi EN učinkovitost goriva...

kalorična vrijednost goriva- 34 kalorijska vrijednost goriva: ukupna količina energije koju gorivo posjeduje kada se ispusti pod reguliranim uvjetima. Napomena Kalorična vrijednost goriva izražena je u megadžulima po kilogramu (MJ/kg), u megadžulima po ... ...

- ... Wikipedija

donja ogrjevna vrijednost goriva korištenog za dogrijavanje- - [A.S. Goldberg. Englesko-ruski energetski rječnik. 2006] Energetske teme općenito EN neto ogrjevna vrijednost dodatnog goriva za grijanjeCVnet … Vodič za tehničke prevoditelje

Količina topline po jedinici težine volumena goriva koja se oslobađa tijekom izgaranja pri konstantnom tlaku od 101320 Pa u kisiku i hlađenju produkata izgaranja na temperaturu okoline. Bilješke 1. Ova vrijednost sadrži skrivene... ... Vodič za tehničke prevoditelje

bruto kalorična vrijednost goriva- 3.1.5 bruto kalorična vrijednost: Količina topline po jedinici težine volumena goriva koja se oslobađa tijekom izgaranja pri konstantnom tlaku od 101320 Pa u kisiku i hlađenju produkata izgaranja do ... ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

kalorijska vrijednost- 3.1.1 toplinska vrijednost: Količina topline koja se oslobađa tijekom izgaranja jedinice volumena ili mase uzorka pod danim uvjetima. U ovom standardu, kalorijska vrijednost se izražava u džulima po 1 kg (J/kg).... ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

kalorična vrijednost, sposobnost stvaranja topline. Kalorična vrijednost je osnova za rad svakog toplinskog stroja. Toplina koja se oslobađa tijekom izgaranja goriva pretvara se u korisnu energiju, na primjer, pokreće klipove lokomotive... ... Znanstveni i tehnički enciklopedijski rječnik

Kalorična vrijednost ugljikovodičnih goriva- ukupna količina energije koju posjeduju prirodna ugljikovodična goriva, oslobađajući je u reguliranim uvjetima...

Najčešće kemijske reakcije, koji se koriste za proizvodnju topline su reakcije izgaranja. Energija koja se oslobađa izgaranjem goriva ili hrane naziva se kalorijska vrijednost(sadržaj kalorija).Budući da su sve reakcije izgaranja egzotermne, uobičajeno je da se kalorična vrijednost označava bez negativnog predznaka. Osim toga, budući da su goriva i hrana obično mješavine, njihove kalorijske vrijednosti iskazuju se po gramu, a ne po molu. Na primjer, kalorična vrijednost oktana C8H18, jedne od komponenti benzina, je toplina koja se oslobađa tijekom izgaranja 1 g ove tvari:

2C 8 H 18 (l) + 25O 2 (g) → 16CO 2 (g) + 18H 2 O (g) (1.17)

Imajte na umu da se u ovoj reakciji voda, koja je jedan od proizvoda, smatra plinovitom tvari. Činjenica je da u uvjetima oktanskog izgaranja voda mora ispariti. Promjena entalpije za danu reakciju = - 10920 kJ. Budući da svaki mol C 8 H 18 ima masu od 114 g, kalorična vrijednost oktana je 47,9 kJ/g:

(10920 kJ / 2 mol C 8 H 18) × (1 mol C 8 H 18 / 114 g C 8 H 18) = 47,9 kJ / g C 8 H 18

Prema prvom zakonu termodinamike, kalorična vrijednost bilo koje tvari ne bi trebala ovisiti o tome kako ili gdje reagira, pod uvjetom da produkti reakcije ostanu nepromijenjeni. Stoga se bomba kalorimetar često koristi za mjerenje kalorične vrijednosti (sadržaj kalorija) hrane. Nedvojbeno je da je ova metoda puno jednostavnija od mjerenja količine topline koja se stvara u motoru automobila ili u našem tijelu.

KALORIČNOST HRANE

Većina energije koju naše tijelo treba dolazi iz ugljikohidrata i masti. Tijekom procesa probave ugljikohidrati se razgrađuju na glukozu C 6 H 12 O 6. Glukoza je topljiva u krvi i često se naziva šećer u krvi. Krvlju se transportira do stanica tijela, gdje reagira s O 2 u nekoliko faza, pretvarajući se na kraju u CO 2 (g) i H 2 O (l) uz oslobađanje energije:

C 6 H 12 O 6 (tv.) + 6O 2 (g.) → 6CO 2 (g.) + 6H 2 O (l.) = - 2816 kJ

Razgradnja ugljikohidrata se odvija brzo, tako da njihova energija odmah ulazi u tijelo. Međutim, pohranjuje vrlo male količine ugljikohidrata. Prosječna kalorijska vrijednost ugljikohidrata je 17 kJ/g (4 kcal/g).

Kao i ugljikohidrati, masti se također pretvaraju u CO 2 i H 2 O kao rezultat metabolizma (proizvode iste produkte kada se spale u kalorimetrijskoj bombi). Na primjer, izgaranje tipične stearinske masti C 57 H 110 O 6 odvija se prema jednadžbi:

2S 57 N 110 O 6 (krutina) + 163O 2 (g) → 114SO 2 (g) + 110N 2 O (l)

= - 75520 kJ

Kemijska energija hrane, koja se ne troši na održavanje tjelesne temperature ili na mišićnu aktivnost ili, konačno, na preslagivanje atoma hrane u stanicama tijela, pohranjuje se u obliku masti.

TABLICA 1.3

Sadržaj kalorija i sastav nekih uobičajenih namirnica

Postoje najmanje dva razloga zašto su masti korisne za skladištenje viška energije u tijelu: 1) netopljive su u vodi, što im omogućuje nakupljanje u tijelu; 2) Masti oslobađaju više energije po gramu nego proteini ili ugljikohidrati, što ih čini najučinkovitijim izvorom energije. Prosječna kalorijska vrijednost masti je 38 kJ/g (9 kcal/g).

Metabolizam proteina u tijelu oslobađa manje energije nego izgaranje u kalorimetru bombe jer proizvode različite produkte reakcije. Proteini sadrže dušik koji se oslobađa u kalorimetru bombe kao N2. Taj se dušik izlučuje iz tijela uglavnom u obliku uree CH 4 N 2 O. Proteine ​​tijelo koristi uglavnom kao građevinski materijal za stanice stijenki raznih organa, kože, kose, mišića i tako dalje. U prosjeku se metabolizmom proteina oslobađa 17 kJ/g (4 kcal/g).

Kalorični sadržaj nekih od najčešćih namirnica naveden je u tablici. 1.3.

VJEŽBA 1.10

Procjenjuje se da osoba prosječne težine koja trči troši 100 Cal energije na 1 km. Koliko kobasica ima dovoljno kalorija za trčanje 3 km?

Riješenje: Prisjetimo se toga kalorija hrane ekvivalentno 1 kcal. Trčanje na 3 km zahtijeva utrošak energije od 300 kalorija, tj. 300 kcal. Potreban broj kobasica = 300 kcal (1 g kobasica / 3,6 kcal) = 83 g kobasica. Dakle, da biste pretrčali 3 km, više je nego dovoljno pojesti 100 g kobasica.

Potrebe tijela za energijom uvelike ovise o čimbenicima kao što su tjelesna težina, dob i aktivnost mišića. Prosječna odrasla osoba treba oko 6300 kJ (1500 kcal) dnevno ako miruje u toploj prostoriji. Pri obavljanju poslova umjerenog intenziteta potrebe za energijom rastu na otprilike 10 000-13 000 kJ (2 500-3 000 kcal) dnevno. To otprilike odgovara količini energije koju potroši žarulja od 100 W tijekom 24 sata.

KALORIČNA SPOSOBNOST GORIVA

U tablici Uspoređuju se karakteristike 1.4 različite vrste goriva Imajte na umu da se kalorična vrijednost goriva povećava s relativnim sadržajem ugljika ili vodika u njima. Na primjer, ogrjevna vrijednost bitumenskog ugljena veća je od one drva jer ugljen sadrži više ugljika.

Nazivaju se ugljen, nafta i prirodni plin koji su trenutno naši glavni izvori energije fosilna goriva. Vjeruje se da su nastali prije više milijuna godina kao rezultat raspadanja biljaka i životinja. Svi oni trenutno se troše mnogo brže od njihovog daljnjeg nakupljanja. Prirodni gas sastoji se od plinovitih ugljikovodika (spojeva ugljika i vodika). Spoj prirodni gas nije isti, ali uglavnom sadrži metan CH 4 s malim dodacima etana C 2 H 6, propana C 3 H 8 i butana C 4 H 10. Ulje je tekuća mješavina stotina različitih spojeva. Većina njih su ugljikovodici, a ostatak su uglavnom organski spojevi koji sadrže sumpor, dušik ili kisik. Ugljen je kruta tvar koja sadrži ugljikovodike velike molekularne težine, kao i spojeve sumpora, kisika i dušika. Prisutnost sumpora u ugljenu i nafti od velike je važnosti kada se govori o problemu onečišćenja zraka.

TABLICA 1.4

Kalorična vrijednost i sastav nekih uobičajenih goriva

Vodik H2 je vrlo perspektivno gorivo jer ima vrlo visoku kaloričnu vrijednost, a njegovim izgaranjem proizvodi se samo voda, stoga je „čisto“ gorivo koje ne zagađuje zrak. Međutim, njegovu široku upotrebu kao izvora energije otežava činjenica da priroda sadrži premalo H2 u slobodnom obliku. Većina vodika nastaje razgradnjom vode ili ugljikovodika. Takva razgradnja zahtijeva utrošak energije, au praksi je zbog toplinskih gubitaka potrebno utrošiti više energije za proizvodnju vodika nego što se može dobiti pri kasnijoj upotrebi vodika kao goriva. Međutim, ako je moguće stvoriti velike i jeftine izvore energije kao rezultat razvoja tehnologije nuklearne ili solarne energije, dio se može koristiti za proizvodnju vodika. Taj se vodik tada može koristiti kao prikladan prijenosnik energije. Ekonomski je isplativije transportirati vodik postojećim plinovodima nego prijenos električne energije; Vodik je pogodan i za transport i za skladištenje. Od modernog industrijska tehnologija Na temelju korištenja zapaljivih goriva, vodik će moći zamijeniti naftu i prirodni plin kada se ta goriva potroše i postanu skuplja.

1.8 Potrošnja energije: trendovi i izgledi

Najveću prosječnu dnevnu potrošnju energije po glavi stanovnika u svijetu imaju SAD i iznosi oko 1,3∙10 6 kJ. Ova količina energije je otprilike 100 puta veća od naših prehrambenih energetskih potreba. Potrošnja energije raste svake godine, kao što je prikazano na sl. 1.6. Trenutno gotovo 30% godišnje proizvodnje

hidroelektrane i nešto više od 2% - nuklearne elektrane. Najveći problem s korištenjem fosilnih goriva je taj što ćemo ih na kraju potpuno ostati bez njih. Istovremeno ćemo morati koristiti sve skuplje izvore ovih vrsta goriva.

IZVORI ENERGIJE BUDUĆNOSTI

Prema nekim procjenama, očekuje se da će postojeće rezerve nafte i prirodnog plina biti potpuno iscrpljene do kraja 20. stoljeća osim ako drugi izvori energije ne postanu dostupni ili se potrošnja po glavi stanovnika ne smanji. To određuje značajan interes za stvaranje novih izvora energije. Mnogo je napora trenutno usmjereno na istraživanje korištenja nuklearne i solarne energije i razvoj načina za učinkovitije korištenje ugljena. Također postoji interes za korištenje geotermalne energije (toplinska energija koja dolazi iz dubine zemlje), energije vjetra i energije plime i oseke. Stručnjaci predviđaju da bi svaki od ova tri energenta mogao dati mali, ali važan doprinos ukupnoj energetskoj bilanci, ali ukupno gledano neće imati presudan utjecaj na doglednu budućnost, pa ih stoga ne razmatramo detaljnije. Ovdje ćemo se samo kratko zadržati na problemima korištenja ugljena i sunčeve energije.

Rezerve ugljena premašuju rezerve svih ostalih fosilnih goriva; čini 80% rezervi fosilnih goriva u Sjedinjenim Državama i 90% u svijetu. Međutim, korištenje ugljena suočava se s nizom problema. Od svih goriva, ugljen najviše zagađuje zrak. Njegovo je vađenje često skupo i nesigurno. Ležišta ugljena mogu se nalaziti daleko od područja njegove potrošnje; Tako se u SAD-u većina neiskorištenih bogatih nalazišta ugljena nalazi u zapadnom dijelu zemlje, a potrošači energije koncentrirani su uglavnom uz istočnu obalu; prijevoz ugljena do velike udaljenosti dodatno povećava njegovu cijenu. Neki stručnjaci tvrde da bi se ugljen mogao učinkovitije koristiti pretvaranjem u plin koji se naziva sintetički plin (syngas). Proces pretvorbe može ukloniti sumpor iz ugljena, što bi trebalo smanjiti onečišćenje zraka kada se sintetički plin naknadno spali. Sintetski plin lako je transportirati kroz cjevovode i može obnoviti naše sve manje zalihe prirodnog plina. Za rasplinjavanje ugljena potreban je dodatak vodika. Da biste to učinili, ugljen se melje u prašinu, koja se tretira pregrijanom parom. Proizvod sadrži mješavinu CO, H 2 i CH 4, a sve te tvari mogu se koristiti kao goriva. Međutim, uvjeti procesa su odabrani na takav način da se dobije maksimalni prinos CH 4. Pojednostavljeni dijagram najvažnijih reakcija koje se odvijaju u ovom procesu prikazan je na sl. 1.7.

Sunčeva energija najveći je izvor energije na svijetu. Solarna energija koja pada na samo 0,1% kopnene površine Sjedinjenih Država ekvivalentna je svoj energiji koja se trenutno troši u Sjedinjenim Državama. Poteškoća s korištenjem sunčeve energije je što je vrlo difuzna, nekonzistentna tijekom vremena i ovisna o vremenskim uvjetima. Uređaji koji solarnu energiju pretvaraju u električnu trenutno još nisu dovoljno učinkoviti. Jedan od mogućih načina za iskorištavanje sunčeve energije je stvaranje "energetskih plantaža". Na takvim plantažama mogu se brzo uzgojiti veliki urodi raznih biljaka, koje se onda mogu spaljivati ​​za proizvodnju energije. Sunčeva energija trenutno može poslužiti kao pomoćno sredstvo za grijanje domova u kombinaciji s tradicionalnim; korištenje solarnih uređaja za grijanje vode i promišljeno postavljanje zidova i prozora kuća pomaže u stvaranju i održavanju potrebne temperature u domovima.

Da zaključimo ovu raspravu, naš glavni fokus bio je na sprječavanju energetske krize stvaranjem novih izvora energije.

No, rješavanju ovog problema može se pristupiti i s druge strane - smanjenjem razine potrošnje energije po glavi stanovnika i neproduktivnih troškova energije. Ovaj način uštede energije može biti najrazumniji izlaz iz situacije.

PREGLEDNI MATERIJAL